Сшивающие агенты для полисахаридов и белков: условия синтеза, механизмы и эффективность сшивания — обзор

Полисахариды и белки являются важными макромолекулами для разработки гидрогелей, предназначенных для биомедицинских применений. Химические гидрогели обладают большей химической, механической и размерной стабильностью, чем физические гидрогели, благодаря химическим связям между цепями, образующимся при участии сшивающих агентов. Существует множество сшивающих агентов для синтеза гидрогелей на основе полисахаридов и белков. В настоящем обзоре рассмотрены механизмы реакций сшивания между синтетическими или природными сшивающими агентами и полисахаридами или белками. К выбранным синтетическим сшивающим агентам относятся глутаровый альдегид, карбодиимид, борная кислота, триметафосфат натрия, N,N′-метиленбисакриламид и поликарбоновые кислоты; к выбранным природным сшивающим агентам — трансглутаминаза, тирозиназа, хреновая пероксидаза, лакказа, сортaза A, генอยпин, ванилин, таниновая и фитиновая кислоты. Не менее важны реакции с использованием клик-химии и макромолекулярных сшивающих агентов для полисахаридов и белков. Представлены примеры из литературы сшивания полисахаридов или белков посредством различных стратегий с соответствующими основными результатами. Обсуждён общий механизм химического сшивания под действием гамма- и ультрафиолетового (UV) излучения, с особым вниманием к материалам, широко применяемым в цифровой обработке света. Представлены методы оценки эффективности сшивания с помощью гравиметрических измерений, реологии и спектроскопических методов. Наконец, рассмотрены проблемы и перспективы создания безопасных химических гидрогелей для биомедицинских применений.